Tillkomsten av ånggeneratorn, eller pannan, förändrade vardagen långt innan elektroniska innovationer gjorde det, och hade förmodligen en större övergripande effekt än nyare innovationer som onlinehandel, sociala medier och trådlös teknik. Det är svårt att förstå nu hur mycket av en spelomvandlare det var att kunna ta sig från plats till plats utan vare sig personlig eller djurkraft (t.ex. häst och vagn).
På dess ansikte ser produktionen av ånga med flit konstigt ut val. Om man ser på världen som ett litet barn kan, verkar ånga vara lite mer än en obligatorisk vattenhaltig avfallsprodukt från olika processer som involverar värmealstring, från att laga en pastalåda till att värma korridorerna i en byggnad.
Det bästa sättet att relatera ditt sinne till värdet av korrekt utnyttjad ånga är att föreställa sig vad som händer när något som har ånga strömmar från den är plötsligt tilltäppt eller på annat sätt fysiskt förhindrad från att avge den ångan – till exempel klämmer locket ordentligt på en kastrull med kokande vatten i ens en sekund innan det släpps.
Grunderna och ursprunget till Steam Power
Steam är vatten ånga, eller mer allmänt, molekylens gasform. Vatten består av väte- och syreatomer och har molekylformeln H2O. Liksom andra material med en viss kokpunkt, kan vatten gå in i gasfasen när det når den temperaturen (för vatten, 100 C eller grader Celsius (212 F eller grader Fahrenheit) ) och får en liten energiknuff så att den kan övervinna sitt förångningsvärme, en sorts avgift som materia vanligtvis måste betala för att växla mellan tillstånd (fast, flytande eller gas).
Idag är ångans mest vitala utbredda roll i genereringen av elektriska kraft. Men redan i slutet av 1600-talet upptäckte man att det var lättare att ta bort avloppsvatten från gruvor när det kondenserades. I processen upptäckte man att processen med vattenkondensering skapar ett vakuum (negativt tryck i förhållande till vad som helst ligger utanför området för kondenseringsaktiviteten. Denna upptäckt integrerades så småningom i moderna ångmaskiner och generatorer.
Vad genererar ångkraftverk?
Det finns olika typer av ångkraftverk, med organisationen och andra specifika detaljer för varje beroende på det slutliga syftet med den ånggenererade kraften. I varje fall är inte ånga målet, utan ett medel för att uppnå ett kraftproducerande syfte.
Istället för att bara släppa ut ånga till den fria luften, där eventuella lokala tryckskillnader snabbt utjämnas på grund av obegränsad lufttillförsel, är den instängd i något slags utrymme och dess uppdämd styrka släppt lös på utrustning som tillhandahålls av människor.
I kraftverk skapas ånga genom förbränning av bränsle i en högtrycksmiljö – det vill säga en panna. Detta ses i huvudsakligen koleldade anläggningar, även om dessa i början av 2000-talet hade hamnat under hård eld för både sina direkta förorenande effekter och sitt bidrag till mänskliga klimatförändringar. Ånga används också i kärnkraftverk samt i solvärmekraftverk.
Även om pannornas sammansättning och konstruktion kan variera, är deras kärnkomponenter i stort sett desamma och inkluderar följande:
Firebox: Denna kammare är där förbränning sker, och den rymmer brännarna och olika regleringsanordningar.
Brännare: Dessa sprutar in en blandning av luft och bränsle (vanligtvis kol, eldningsolja eller naturgas) i distributionssystemet för att optimera blandningen för förbränning.
Trummor: Dessa inkluderar en nedre lertrumma för att samla upp mestadels fast avfall och en övre ångtrumma för att samla upp ångan för placering i distributionssystemet.
Ekonomisator: Den här enheten optimerar drifteffektiviteten genom att förvärma matarvattnet till en given temperatur innan det kan komma in i pannsystemet.
Steam distributionssystem: Detta nätverk av ventiler, rör och anslutningar är anpassat för trycknivåerna för ångan som transporteras genom systemet. Ånga lämnar pannan med tillräckligt tryck för att driva vilken process som helst nedströms (t.ex. elproduktion via en turbin).
Matarvattensystem: Detta kritiska element i en panna säkerställer att mängden vatten som kommer in i systemet balanserar det som lämnar systemet. Detta måste beräknas i vikt, inte volym, eftersom en del av vattnet är ånga och en del är flytande.
Firetube. Dessa används oftast i processer som behöver allt från 15 till 2 200 hästkrafter (1 hk = 746 watt eller W). Denna typ av panna är cylindrisk, med lågan i själva ugnskaviteten och själva förbränningsgaserna hålls inuti en serie rör. Dessa finns i två grundläggande utföranden: torr rygg och våt rygg.
Vattenrör.
I detta arrangemang innehåller rören ånga, vatten eller båda, medan förbränningsprodukterna passerar runt utsidan av rör. Dessa har ofta flera uppsättningar trummor, och eftersom de använder relativt lite vatten, erbjuder dessa pannor ovanligt snabba ångfunktioner.
Kommersiell. Dessa har vanligtvis kombinationer av vattenrör, eldrör och elektriskt -motståndsdesigner. De är populära i stora byggnader som kräver en mestadels konstant temperatur, som skolor och bibliotek, kontors- och regeringsbyggnader, flygplatser, lägenhetskomplex, universitet och andra forskningslaboratorier, sjukhus och så vidare.
Kondenserande.
Kondenserande pannor kan nå termiska effektivitetsnivåer på upp till 98 procent, jämfört med 70 till 80 procent som kan uppnås med standardpannkonstruktioner. Typiska effektivitetsnivåer når cirka 90 procent när returvattentemperaturen är på 110 F eller lägre, och stiger med sjunkande vattenreturtemperatur därefter.
Flexibelt vattenrör (flexrör). Denna konstruktion är särskilt motståndskraftig mot ”värmechocker”, vilket gör den till ett naturligt alternativ för uppvärmning. Flexibla vattenrörspannor finns i ett brett utbud av bränsletillförsel och är väl lämpade för lågtryckstillämpningar med antingen ånga eller varmt vatten. (Alla ”pannor” kokar faktiskt inte vatten!) Dessa är också ganska lätta att underhålla, med enkel åtkomst till sina arbetsdelar från utsidan.
Elektrisk.
Dessa pannor är berömda lågpåverkande: rena, tysta, lätta att installera och små i förhållande till deras användbarhet. Eftersom ingenting faktiskt bränns (det vill säga att det inte finns någon låga att oroa sig för), är elpannor fantastiskt enkla. Det finns inga bränslen eller bränslehanteringsutrustning i blandningen, och därför inga avgaser och inget behov av tillhörande rör och portar. Dessutom har dessa värmeelement som är lätta att byta.
Ånggenerator för värmeåtervinning (HRSG). Detta är en innovativ ”värmeväxlare” för energiåtervinning. som återvinner värme från en ström av het gas som passerar förbi. Dessa skapar ånga som kan användas för att driva en viss process eller användas för att driva en ångturbin för att driva elproduktion med hjälp av en elektromagnet. HRSG:er är byggda på en grund av tre primära komponenter – en förångare, en överhettare och en economizer.
Kärnkraftverk använder energi som inte kommer från förbränning av bränsle men genom mekanisk separation av dess minsta komponenter. Det är ett mycket milt sätt att beskriva kärnklyvning, där atomer (i det här fallet de som tillhör grundämnet uran) bryts upp i mindre atomer och frigör enorma mängder energi.
Energin som frigörs vid fission fångas upp och används för att värma och koka vatten, och den resulterande ångan används för att driva en turbin i syfte att generera el.
